Giải chuyên đề học tập Sinh học 10 Cánh diều bài 11: Khái quát về vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường
Dưới đây là phần hướng dẫn giải chi tiết cụ thể cho bộ chuyên đè học tập Sinh học 10 Cánh diều bài 11: Khái quát về vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường. Lời giải đưa ra ngắn gọn, cụ thể sẽ giúp ích cho em các em học tập ôn luyên kiến thức tốt, hình thành cho học sinh phương pháp tự học, tư duy năng động sáng tạo. Kéo xuống để tham khảo
Câu hỏi mở đầu
Vào ngày 20 tháng 4 năm 2010, một vụ nổ xảy ra trên giàn khoan dầu Deepwater Horizon ở vịnh Mexico (hình 11.1). Khoảng 5 triệu barrel (1 barrel = 158,97 lít) dầu tràn trên biển. Dầu thô phun từ giếng khoan bị vỡ phát tán vào nước tạo thành dầu lơ lửng. Khoảng 22 % dầu thô bị tràn không thu hồi được. Cùng trong năm 2010, một nhóm các nhà khoa học nghiên cứu và cho biết có sự xuất hiện của một “tập đoàn” các vi sinh vật có khả năng sử dụng dầu thô (thành phần chính là hydrocarbon), cách nơi xảy ra sự cố 10 km. Mật độ các vi sinh vật này ở các khu vực nước bị nhiễm dầu cao gấp hai lần so với khu vực nước không bị ô nhiễm.
Tại sao mật độ vi sinh vật lại tăng lên ở khu vực dầu bị tràn ở vịnh Mexico? Hiện tượng này gợi ý cho con người có thể sử dụng vi sinh vật vào mục đích gì?
Mật độ vi sinh vật lại tăng lên ở khu vực dầu bị tràn ở vịnh Mexico vì vi sinh vật có thể phân giải dầu thô.
Hiện tượng này gợi ý cho con người có thể sử dụng vi sinh vật vào mục đích xử lí ô nhiễm môi trường.
I. Vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường
Câu hỏi 1. Dựa vào hình 11.2, hãy cho biết vi sinh vật có vai trò gì trong xử lí ô nhiễm môi trường.
Vi sinh vật có vai trò phân giải hydrocarbon trong dầu thô thành CO2 và H2O trong xử lí ô nhiễm môi trường.
Câu hỏi 2. Nếu không có vi sinh vật thì điều gì sẽ xảy ra trên Trái Đất? Vì sao vi sinh vật thực hiện được vai trò đó?
Nếu không có vi sinh vật thì các chất thải không thể được phân hủy, môi trường trái đất bị ô nhiễm nghiêm trọng.
Vi sinh vật thực hiện được quá trình phân giải do chúng có hệ enzyme giúp phân giải các chất.
II. Quá trình phân giải các hợp chất trong xử lí môi trường
Câu hỏi 3. Quan sát hình 11.3 và cho biết phân giải sinh học là gì?
Phân giải sinh học nhờ vi sinh vật là quá trình vi sinh vật bẻ gãy các liên kết hoá học trong các chất hữu cơ phức tạp thành các chất đơn giản hơn hoặc thành CO2 và H2O. Quá trình phân giải sinh học cung cấp nguồn carbon và năng lượng cho sinh trưởng và sinh sản tạo ra sinh khối vi sinh vật. Quá trình phân giải sinh học của vi sinh vật có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kị khí.
Luyện tập 1. Vì sao quá trình phân giải các chất khác nhau trong tự nhiên là cơ sở của công nghệ vi sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường?
Quá trình phân giải các chất khác nhau trong tự nhiên là cơ sở của công nghệ vi sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường vì quá trình phân giải các chất hữu cơ trong môi trường là nhờ hoạt động của vi sinh vật thông qua quá trình hô hấp và lên men thành các phân tử đơn giản. Khi phân giải các chất hữu cơ này vi sinh vật sẽ thu được nguồn carbon và dùng cho việc tạo năng lượng để sinh trưởng và tạo sinh khối, sản phẩm cuối cùng của quá trình là CO2 và H2O không gây ô nhiễm môi trường. Khi ứng dụng công nghệ vi sinh vật quá trình phân huỷ diễn ra nhanh hơn nên hạn chế được ô nhiễm môi trường.
Câu hỏi 4. Hãy kể tên một số loại chất thải (có nguồn gốc từ nông nghiệp hoặc từ công nghiệp) ở địa phương em đang sinh sống.
Trong quá trình hoạt động sản xuất nông nghiệp như là trồng trọt và chăn nuôi sẽ đưa ra ngoài môi trường một lượng rác thải. Cụ thể như rơm, rạ, lá cây, cỏ, vỏ hộp thuốc trừ sâu, bao bì phân bón từ hoạt động trồng trọt và từ hoạt động chăn nuôi như là phân gia súc gia cầm, chất thải từ mổ động vật, chế biến hải sản, kim tiêm, vỏ bao bì thuốc tăng trọng,…
Câu hỏi 5. Công nghệ vi sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường dựa trên cơ sở khoa học nào?
Công nghệ vi sinh vật xử lí ô nhiễm môi trường dựa trên cơ sở khoa học là khả năng phân giải các chất khác nhau trong tự nhiên của vi sinh vật.
Vận dụng 1. Trong các hộ gia đình, rác hữu cơ từ nhà bếp được thu gom và ủ thành phân trong thùng chứa rác thải dùng để chăm sóc cho cây trồng (hình 11.4). Em hãy cho biết quá trình sinh học nào diễn ra trong thùng chứa rác thải đó.
Vi sinh vật tiết enzyme ra ngoài môi trường để phân giải các chất thải hữu cơ phức tạp như cellulose, tinh bột, protein, lipid,... thành các chất hữu cơ đơn giản.
Vận dụng 2. Hiện nay, ở ngoại ô các thành phố lớn và các vùng nông thôn, rơm rạ là nguồn phế phẩm nông nghiệp chủ yếu, thường được đốt bỏ, do đó gây ô nhiễm không khí. Bằng những hiểu biết của mình, em hãy đưa ra biện pháp xử lí rơm rạ nhờ vi sinh vật, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường, vừa thu được những sản phẩm có ích cho con người.
XỬ LÝ RƠM RẠ BẰNG CHẾ PHẨM SINH HỌC THÀNH PHÂN BÓN HỮU CƠ
- Xác định lượng rơm, rạ cần xử lý trước khi thu hoạch.
- Lựa chọn địa điểm: nên chọn địa điểm ủ xử lý gần nguồn nguyên liệu (rơm, rạ), thuận tiện nguồn nước và hợp lý khi bảo quản và sử dụng, việc xử lý theo quy mô hộ gia đình nhưng nên bố trí theo hướng tập trung theo khu xử lý để tiện quản lý kỹ thuật.
- Chuẩn bị đủ lượng chế phẩm sinh học, phân hoá học bổ sung và một số vật tư cần thiết.
- Thu gom rơm, rạ (khi thu gom rơm, rạ để ủ có thể tận dụng thêm một số sản phẩm hữu cơ như: bèo tây, thân lá cây trồng hoặc phân lợn, phân gà, ...).
- Tùy lượng nguyên liệu mà bố trí diện tích chân đống, lượng chế phẩm hòa tan, phân hoá học NPK cho hợp lý, 1 tấn rơm, rạ cần lượng chế phẩm và phân hoá học như sau: Chế phẩm: 0,2kg/tấn; phân hoá học NPK: 3kg/tấn.
- Quy trình thực hiện:
- Chế phẩm: tiến hành pha chế phẩm ở dạng dung dịch hoà tan.
- Trải rơm, rạ sau khi thu hoạch trên địa điểm lựa chọn, mỗi lớp rơm, rạ dày 30cm thì tưới một lượt dung dịch chế phẩm hòa tan (nồng độ của dung dịch tùy thuộc vào độ ẩm của rơm, rạ sao cho khi ủ rơm, rạ có độ ẩm đạt trên 80%) và rắc mỏng phân hoá học NPK. Nếu gia đình có phân chuồng, phân gà thì bổ sung thêm.
- Sau khi đã tiến hành xong, đống ủ phải được che đậy bằng nilon để đảm bảo vệ sinh môi trường và kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm của đống ủ để bổ sung nước đạt độ ẩm cần thiết, duy trì nhiệt độ đống ủ luôn ở mức 40oC. Màng nilon che đậy đống ủ được sử dụng nhiều lần đến khi hỏng thì thu gom bán cho người thu mua phế liệu để tránh gây ô nhiễm môi trường.
- Đảo trộn đống ủ: để cho rơm, rạ vụn thêm và làm cho các loại vi sinh vật phân bố đều, tưới bổ sung duy trì ẩm độ, trộn đều giữa chỗ phân huỷ tốt và chưa tốt, để đảm bảo cần đảo trộn 2 lần; lần 1 sau ủ 15-20 ngày, lần 2 cách lần 1 là 10 – 15 ngày, (cách kiểm tra độ ẩm: cầm nắm rơm, rạ vắt đều thấy nước rỉ ra theo kẽ tay là được).
- Sau 30 ngày trở đi ta kiểm tra chất lượng phân đảm bảo đưa đi bón lót gối vụ hoặc đánh gọn bảo quản để bón cho cây rau màu.
Luyện tập 2. Cho biết ý nghĩa của quá trình phân giải rác hữu cơ đối với đất. Nêu ứng dụng của quá trình này.
Hướng dẫn trả lời:
Ý nghĩa của quá trình phân giải các chất hữu cơ với đất
- Sự phân giải các chất hữu cơ nhằm cung cấp thêm các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây xanh giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất.
Ứng dụng của quá trình:
- Người ta có thể ủ phân hữu cơ từ xác cây ngô,... để bón cho cây trồng
- Sử dụng sử phân huỷ của rơm để trồng nấm rơm